X20Cr13 Stahl: Eigenschaften, Preise, Äquivalent

X20Cr13 ist ein kostengünstiger martensitischer rostfreier Stahl (EN 1.4021, üblicherweise als AISI 420 verkauft) mit etwa 0,16-0,25% Kohlenstoff und etwa 12-14% Chrom. Er wird durch Abschrecken und Anlassen gehärtet, um eine hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit zu erreichen und gleichzeitig eine akzeptable Korrosionsbeständigkeit in leicht aggressiven Umgebungen zu erhalten. Für Teile, die eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und ein angemessenes rostfreies Verhalten erfordern - z. B. Schaufeln, Ventilsitze, Wellen und Pumpenteile - ist X20Cr13 oft die beste kommerzielle Wahl, wenn es um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und Direktpreisen geht.

1. Was ist X20Cr13 Stahl?

X20Cr13 ist ein martensitischer rostfreier Stahl, der in der EN-Nomenklatur als 1.4021 bezeichnet wird. Dieselbe Familie wird in vielen Lieferantenkatalogen mit AISI 420 und BS 420S29 bezeichnet. Die Bezeichnung lässt sich wie folgt dekodieren: X = Legierung, 20 = nominaler Kohlenstoff ×100 (0,20% nominal), Cr13 = ungefähr 13% Chrom. Diese Stahlklasse ist magnetisch und durch Wärmebehandlung härtbar.

2. Chemische Zusammensetzung

Nachfolgend finden Sie das Standard-Zusammensetzungsfenster, das Sie normalerweise für X20Cr13 (EN 1.4021 / AISI 420) sehen. Einzelne Werkslose können überall in die Toleranzbereiche fallen.

Tabelle der Zusammensetzung

Anmerkung: Die Lieferanten bieten manchmal Varianten mit leicht verändertem S oder Mn an, um die Sorte leichter bearbeiten zu können (z.B. X20Cr13 zur freien Bearbeitung) oder um die Polierbarkeit zu verbessern. Fordern Sie für kritische Teile immer eine Walzanalyse oder eine Konformitätsbescheinigung an.

3. Mikrostruktur und wie die Zusammensetzung das Verhalten steuert

X20Cr13 ist nach ordnungsgemäßer Wärmebehandlung im Wesentlichen eine martensitische rostfreie Legierung. Die wichtigsten mikrostrukturellen Merkmale, die Sie finden werden, sind:

• Martensit-Matrix nach dem Abschrecken, was die hohe Härte und Zugfestigkeit bewirkt.

• Chromkarbide scheiden sich je nach Kohlenstoff und thermischer Vorgeschichte aus. Sie erhöhen die Verschleißfestigkeit, können aber die Korrosionsbeständigkeit verringern, wenn sie sich übermäßig an Korngrenzen bilden (Sensibilisierung).

• Restaustenit kann bei unzureichender Abschreckung vorhanden sein; dies wirkt sich auf die Dimensionsstabilität und das anschließende Anlassen aus.

Praktische Auswirkung: Der Kohlenstoff- und Chromanteil ist bewusst ausgewogen, um das Härten auf eine hohe Härte zu ermöglichen und gleichzeitig das rostfreie Verhalten zu erhalten. Übermäßige Karbidausscheidungen an den Korngrenzen verringern die Korrosionsbeständigkeit, weshalb eine kontrollierte Abkühlung und ein angemessenes Anlassen wichtig sind.

4. Mechanische Eigenschaften (typisch, geglüht und vergütet + angelassen)

Die mechanischen Eigenschaften ändern sich stark mit der Wärmebehandlung. In der folgenden Tabelle sind typische Werte aus den Datenblättern der Lieferanten für gängige Produktformen (Stangen, Stäbe) zusammengefasst. Die Werte sind repräsentativ; sie sind stets anhand der Bescheinigung des Lieferanten zu überprüfen.

Praktischer Hinweis: Wie bei allen martensitischen Stählen führt das Härten zu Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf Kosten der Duktilität. Die Abmessungen und die Wärmesenke (Querschnittsdicke) beeinflussen die Endhärte und die Eigenschaften.

5. Wärmebehandlung: wie man härtet, anlässt und Eigenschaften kontrolliert

Eine korrekte Wärmebehandlung ist entscheidend für eine vorhersehbare Leistung.

Typisches Härteverfahren

1. Austenitisieren (Lösungsbehandlung)Erhitzen auf 980-1050°C und Halten, um gleichmäßigen Austenit zu erreichen. Typische Austenitisierungstemperaturen liegen bei vielen handelsüblichen Chargen bei 1000°C.

2. AbschreckenSchnelles Abkühlen in Öl oder polymerem Abschreckmittel zur Umwandlung von Austenit in Martensit. Die Abkühlung an der Luft reicht in der Regel nicht aus, um eine vollständige Härtung bei dickeren Abschnitten zu erreichen.

3. TemperamentWiedererwärmung auf 150-650°C, je nach gewünschtem Gleichgewicht von Härte und Zähigkeit. Ein niedrigeres Anlassen (150-200°C) erhält eine sehr hohe Härte, kann aber die Sprödigkeit beibehalten. Höhere Temperaturen verringern die Härte und stellen die Zähigkeit wieder her.

Ziele für die Härte

• Bei Schneidwerkzeugen und Messerklingen ist ein Anlassen auf Rockwell C 56-62 üblich (abhängig von Geometrie und Verwendung).

• Für Verschleißteile können die Konstrukteure je nach Anwendung bestimmte HB- oder HRC-Bereiche anvisieren.

Abschreckende Rissbildung und Vorsicht

• Vermeiden Sie ein zu schnelles Abschrecken bei komplexen Formen, bei denen innere Spannungen Risse verursachen können. Verwenden Sie geeignete Vorrichtungen und wärmen Sie bei Bedarf vor. Komplexe Geometrien sollten durch Probewärmebehandlungen validiert werden.

(Die genauen Temperaturfenster sind dem Wärmebehandlungsdatenblatt des Lieferanten und den entsprechenden TTT-Diagrammen zu entnehmen. Typische Datenblätter und TTT-Diagramme sind bei anerkannten Stahlherstellern erhältlich).

6. Korrosionsbeständigkeit: Was zu erwarten ist und Grenzen

X20Cr13 bietet mäßige Korrosionsbeständigkeit typisch für martensitische 12-14% Chromstähle. Wichtige Punkte:

• Aufgrund seines Chromgehalts ist er besser gegen Oxidation und leichte wässrige Korrosion beständig als einfache Kohlenstoffstähle.

• Sie ist nicht so korrosionsbeständig wie austenitische Güten wie 304 oder 316; vermeiden Sie längere Einwirkung von chloridreichen Umgebungen, wenn die Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist.

• Auf die Oberflächenbeschaffenheit kommt es an: Polierte Oberflächen verbessern die Widerstandsfähigkeit erheblich; raue oder hitzegeschädigte Oberflächen und karbidreiche Korngrenzen verschlechtern die Leistung.

Temperaturgrenzwerte für die Verwendung

• Viele Anbieter geben für strukturelle Anwendungen einen Einsatzbereich von bis zu 300-400°C an. Für den Dauereinsatz in heißen, sulfidhaltigen Atmosphären oder stark oxidierenden Umgebungen ist eine höher legierte oder hitzebeständige Sorte zu wählen.

7. Bearbeitbarkeit, Schleifen und Polieren

• Bearbeitbarkeit ist durchschnittlich. Der Kohlenstoffgehalt erhöht den Werkzeugverschleiß; frei zerspanende Varianten mit erhöhtem Schwefelgehalt können angeboten werden, wenn Zerspanungseffizienz erforderlich ist. Erkundigen Sie sich bei Ihrem Hersteller, ob er schwefelarmes oder kontrolliert schwefelhaltiges Material für die Polierbarkeit anbietet.

• Schleifen und Endbearbeitung: X20Cr13 erhält eine gute Hochglanzpolitur, insbesondere bei Verwendung von schwefelarmem Material und nach entsprechender Wärmebehandlung. Die abschließende Oberflächenbehandlung verbessert die Korrosionsbeständigkeit erheblich.

• Schneidewerkzeuge: Hartmetallwerkzeuge werden für die verschiedenen Härtegrade empfohlen; verwenden Sie feste Aufspannungen, um Ratterer und unerwartete Kaltverfestigungszonen zu vermeiden.

8. Schweißen und Reparatur

• Martensitische nichtrostende Stähle sind weniger gut schweißbar als austenitische Stähle. Beim Schweißen können harte und spröde Wärmeeinflusszonen entstehen, wenn sie nicht ordnungsgemäß vorgewärmt und nach dem Schweißen angelassen werden.

• Empfehlungen zum SchweißenVorwärmen auf 150-250°C, Kontrolle der Zwischenlagentemperatur und Anlassen nach dem Schweißen, um Spannungen abzubauen und Risse zu vermeiden. Wenn möglich, verwenden Sie passende Schweißzusatzwerkstoffe, die vom Lieferanten angegeben werden. Bevorzugen Sie bei kritischen Bauteilen eine mechanische Befestigung oder konstruieren Sie austauschbare Verschleißeinsätze, um Schweißreparaturen zu vermeiden.

9. Typische Anwendungen (wo X20Cr13 glänzt)

X20Cr13 wird häufig verwendet, wenn Härte und mäßige Korrosionsbeständigkeit zu einem günstigen Preis gefragt sind:

• Besteck und Messerklingen

• Chirurgische und zahnmedizinische Instrumente in einigen Fällen (wenn sie spezifiziert und nach chirurgischen Standards verarbeitet werden)

• Lagerhülsen, Ventil- und Pumpenteile

• Wellen, Stifte und Verschleißteile, bei denen Oberflächenhärte erforderlich ist

• Werkzeuge, Stempel und Matrizen für einige Kaltverformungsarbeiten

• Verbindungselemente und Komponenten für die Lebensmittelverarbeitung, wo Hochglanz eine Kontamination verhindert

Lieferanten und Industriekataloge führen für diese Verwendungszwecke häufig X20Cr13 auf, da es einen guten Kompromiss zwischen Leistung und Kosten darstellt.

10. Produktformen, Toleranzen und was man von Lieferanten verlangen kann

Gemeinsam gelieferte Formulare

• Blanke Stangen und Stäbe (kaltgezogen)

• Geschliffene Stangen und Präzisionsschäfte

• Flachstäbe und Platten in begrenzten Dicken

• Schmiedestücke und halbfertige Stangen

Was Sie von der Fabrik verlangen sollten

• Werksprüfzeugnis (chemische und mechanische Analyse)

• Wärmebehandlungsprotokoll Angabe des Austenitisierungs-, Abschreckmediums- und Anlaßplans, wenn vorgehärtetes Material geliefert wird

• Spezifikation der Oberflächenbeschaffenheit und jede Polier- und Ätzbehandlung

• Berichte über zerstörungsfreie Prüfungen für kritische Komponenten (UT, MPI, soweit zutreffend)

11. Fabrikpreise und Lieferantenvergleich (Preistabelle)

Die Werkspreise für nichtrostende Stähle variieren je nach Region, Form, Menge und Marktbedingungen. Die nachstehende Tabelle fasst typische Werks- bzw. Quasi-Großhandelspreise zusammen, die in den Listen der weltweiten Lieferanten zu finden sind. Verwenden Sie diese Zahlen als Einkaufsreferenz und fordern Sie immer ein formelles Angebot an.

Tipps für Einkäufer

• Die Preise schwanken je nach Rohstoff (Nickel ist hier nicht relevant, aber Chrom und Schrottpreise beeinflussen die Angebote), Währung, Fracht und Auftragsvolumen.

• Fordern Sie Angebote ab Werk an und vergleichen Sie die Kosten für die Lieferung an Ihr Werk einschließlich Zöllen und Fracht. Bei Großaufträgen fragen Sie nach gestaffelten Lieferungen und Rückverfolgbarkeit der Chargen.

12. Checkliste für die Designauswahl

Wenn Sie X20Cr13 für eine Komponente wählen, kreuzen Sie diese Punkte an:

• Ist eine hohe Härte oder Verschleißfestigkeit von höchster Priorität? Wenn ja, dann ist X20Cr13 ein Kandidat.

• Wird die Umgebung nur leicht korrosiv sein, oder werden die Komponenten Salzwasser oder sauren Medien ausgesetzt sein? Wenn schwere Korrosion zu erwarten ist, sollten Sie höhere Chrom- oder Austenitsorten in Betracht ziehen.

• Können Sie die Wärmebehandlung (Abschrecken und Anlassen) kontrollieren oder kaufen Sie vorbehandelte Stäbe vom Lieferanten? Wenn nicht, vereinbaren Sie mit dem Werk die gewünschte Lieferhärte.

• Sind die Geometrien komplex oder dünn? Validieren Sie die Abschreckstrategie, um Verformung oder Rissbildung zu vermeiden.

• Ist eine Schweißreparatur wahrscheinlich? Wenn ja, konstruieren Sie so, dass das Schweißen während des Betriebs minimiert wird, oder wählen Sie einen besser schweißbaren nichtrostenden Stahl.

13. Entscheidende Qualitätskontrolle und Prüfung

Fragen Sie die Lieferanten nach:

• Werksprüfzeugnis (EN 10204 3.1 oder 3.2 je nach Bedarf)

• Härteprüfbericht (vor und nach der Wärmebehandlung, falls zutreffend)

• Bericht über die chemische Zusammensetzung (Spektralanalyse)

• Für kritische Teile verlangen Sie NDT (Ultraschall, Penetrant, MPI) und Maßbescheinigungen.

14. Nachhaltigkeit und End-of-Life

X20Cr13 ist im Schrottstrom aus rostfreiem Stahl vollständig recycelbar. Die Rückgewinnung von Chrom und Eisen ist beim Stahlrecycling Routine, was diese Sorte zu einer vernünftigen Wahl für Hersteller macht, die die Auswirkungen auf den Lebenszyklus optimieren wollen. Wenn Nachhaltigkeit ein Kaufkriterium ist, sollten Sie beim Kauf von Werken Informationen über den Schrottanteil und die Energieeffizienz der Produktion einholen.

15. Häufig gestellte Fragen

1. Ist X20Cr13 dasselbe wie AISI 420?
   Ja, X20Cr13 (EN 1.4021) entspricht in vielen Normen und Lieferantenkatalogen üblicherweise dem AISI 420. Überprüfen Sie immer die genaue Zusammensetzung auf dem Werkszeugnis.

2. Kann X20Cr13 rosten?
   Er kann unter aggressiven Bedingungen korrodieren; in milden Umgebungen und bei guter Oberflächengüte verhält er sich wie ein rostfreier Stahl. Für chloridhaltige Umgebungen sind höher legierte Sorten zu wählen.

3. Kann X20Cr13 auf Messerhärte gehärtet werden?
   Ja, bei ordnungsgemäßem Vergüten erreicht es eine für Schneiden geeignete Härte, aber die genaue Härte hängt von der Größe des Abschnitts und der Vergütung ab.

4. Ist es zum Schweißen geeignet?
   Schweißen ist möglich, erfordert jedoch ein Vorwärmen und Anlassen nach dem Schweißen, um Rissbildung und Versprödung zu vermeiden. Verwenden Sie passende Schweißzusatzwerkstoffe.

5. In welchen Branchen wird X20Cr13 verwendet?
   Besteck, Ventile, Pumpen, Befestigungselemente, Wellen, Lager und Werkzeuge, wo Härte und angemessene Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.

6. Ist X20Cr13 magnetisch?
   Ja, da es martensitisch ist, ist es im gehärteten und angelassenen Zustand magnetisch.

7. Wie hoch ist die typische Dichte?
   Ungefähr 7,7 g/cm³, ähnlich wie bei vielen nichtrostenden Stählen.

8. Bieten die Anbieter Varianten zur freien Bearbeitung an?
   Ja. Einige Hersteller passen Schwefel oder andere Elemente an, um die Bearbeitbarkeit zu verbessern; erkundigen Sie sich bei den Lieferanten nach Einzelheiten.

9. Welche Zertifizierungen sind für kritische Teile anzufordern?
   Werksprüfzeugnisse EN 10204 3.1/3.2, Wärmebehandlungsprotokolle, Härteberichte und ggf. NDT.

10. Ist X20Cr13 kosteneffizient?
    Ja. Es wird häufig wegen seiner guten Ausgewogenheit von Härte, Verschleißfestigkeit und mäßigem Korrosionsschutz gewählt, und das zu Fabrikpreisen, die niedriger sind als bei höher legierten Edelstahlsorten. Die Preisspannen variieren je nach Region und Auftragsgröße.

Abschließende praktische Empfehlungen für MWalloys

1. Positionierung: Betonen Sie die Direktpreise, die Werkszeugnisse und die verfügbaren Oberflächenbehandlungen (Low-S für Polieren, vergütet und angelassen auf Kundenhärte). Machen Sie deutlich, welche Formen (Stangen, präzisionsgeschliffene Wellen, Flachstangen) Sie auf Lager haben und welche Vorlaufzeiten typisch sind.

2. Inhalt auf den ProduktseitenDie wichtigsten Informationen sind: Zusammensetzungstabelle, klare Wärmebehandlungsoptionen, Härtebereiche, empfohlene Anwendungen, typische mechanische Testergebnisse und herunterladbare MTC. Das verbessert das Vertrauen der Käufer und die Sichtbarkeit bei der Suche.

3. SEO und EEAT: Stellen Sie firmeneigene Datenblätter, echte Fotos von Oberflächen und Querschnitten, Fallstudien von Kunden, bei denen X20Cr13 ein Verschleiß- oder Kostenproblem gelöst hat, sowie klare Unterlagen zur Rückverfolgbarkeit der Qualität zur Verfügung. Diese Punkte tragen zum Google-Ranking bei und erfüllen die Erwartungen der EEAT.

4. Preistransparenz: Bieten Sie Beispielpreise (ab Werk pro Tonne für 1-3 Tonnen gegenüber größeren Mengen) und eine herunterladbare Angebotsvorlage an, um Beschaffungsentscheidungen zu beschleunigen.

Quellen und wichtige Hinweise

• SteelNumber: Chemische Zusammensetzung und Hinweise zur Schwefelkontrolle für die Bearbeitbarkeit.

• Datenblatt Rodacciai (X20Cr13 / 1.4021): Zusammensetzungsbereiche und Tabellen der mechanischen Eigenschaften für verschiedene Größen und Bedingungen.

• Technische Seite AGST (AISI 420 / 1.4021): Hinweise zur Korrosionsbeständigkeit, Dichte und Betriebstemperatur.

• Argent Steel / Datenblatt des Lieferanten: Leistungsübersicht: Härte, Verschleißeigenschaften und Vergleich mit anderen 410/416-Sorten.

• Marktlistenseiten (Alibaba, Made-in-China): indikative Preisspannen für Stäbe und Coils; zum Vergleich der Preise für Käufer.